金属玻璃的中程有序及其与力学性能关系的研究

本项目采用同步辐射技术结合分子动力学MD 以及reverse Monte Carlo(RMC)研究了CuZr基金属玻璃的原子结构，开发出Zr46Cu30.14Ag8.36Al8Be7.5大块金属玻璃，铜模铸造尺寸达到73毫米。采用原位高能XRD衍射研究了Cu46Zr46Al8大块金属玻璃在加热拉伸和Zr46.5Cu45Al7Ti1.5金属玻璃在弯曲过程中，原子结构的演变。结果表明塑性变形导致了自由体积以及纳米孔洞的产生。建立团簇有序参数（G6），用于描述在中程序范围内，金属玻璃中团簇在应力作用下取向排列的有序程度。发现金属玻璃的塑性变形可以看成是通过团簇的随机运动来实现的。金属玻璃样品在弯曲时表现出拉压不对称性，主要来源于不同原子对对外加应力响应的不一致。在NiNb非晶薄膜样品中观察到尺寸效应，在50纳米厚的小尺寸样品中观察到弹性极限达到6.6%。采用1024个原子的超大晶胞运用ab initio密度泛函模拟，发现2%以后的弹性应变，主要表现为粘弹性，可以归功于变形时产生的亚原子尺度空隙的增多。在La基金属玻璃中观察到明显的β结构弛豫，而且β结构弛豫与低于Tg温度的退火密切相关。随着退火时间的延长，低于Tg的放热事件逐渐消失，β结构弛豫并不消失，而是变得更加独立于α结构弛豫。对不同时间退火的样品进行纳米压痕实验，发现剪切转变区的大小随退火时间的延长而增大，显示出塑性增强的趋势。